Artigo NIR Uvas Borba - Simpósio

5/13/2018 Artigo NIR Uvas Borba - Simp sio - slidepdf.com

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ANÁLISE DOS PARÂMETROS DE COR E DE MATURAÇÃO DE UVAS TINTASPRODUZIDAS NO ALENTEJO NA SUB-REGIÃO DE BORBA, PELO MÉTODO

DE ESPECTROSCOPIA NIR (ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHOPRÓXIMO)

Helena FERREIRA1; Jakob JØNS2; Nuno NASCIMENTO 3; Óscar GATO4; João

BARROSO5

RESUMOA avaliação objectiva da qualidade das uvas é essencial para a indústria vitivinícola. A cor das uvas,

que depende da concentração de antocianinas, e os polifenóis totais são indicadores importantes da qualidadee do potencial de envelhecimento dos vinhos. No entanto estes parâmetros não são normalmente analisadosna vindima, uma vez que a sua determinação utiliza métodos complexos e morosos. A espectroscopia NIR (Espectroscopia de Infravermelho Próximo), actualmente utilizada na indústria alimentar e de bebidas, possibilita a análise simples e rápida destes parâmetros de maturação e qualidade das uvas.

Foram recolhidos em 2006 espectros NIR, desde o pintor até à vindima das castas tintas maisrepresentativas do cadastro da Adega Cooperativa de Borba em diferentes tipos de solo e disponibilidadehídrica, tendo como objectivo a análise e cálculo equações de calibração dos parâmetros Antocianinas Totais,

Polifenóis Totais, pH e Brix. Este trabalho reúne os resultados obtidos.

Palavras-chave: NIR, cor, antocianinas, polifenóis, qualidade, uvas.

1 - INTRODUÇÃO

A análise das características das uvas que têm impacto na qualidade dos vinhos é

um requisito fundamental para a melhoria da produção vitícola e obtenção do estilo de

vinhos desejado (Cozzolino et al ., 2006). Segundo o mesmo autor, para alcançar estes

objectivos, a indústria vitivinícola vê a necessidade de utilizar técnicas de análise simples e

rápidas para avaliar objectivamente a qualidade das uvas. Actualmente os parâmetros

indicadores da qualidade das uvas não se resumem à concentração de açúcares e acidez,

sendo os parâmetros como a cor e os polifenóis de extrema importância. Existem métodos

analíticos para determinação destes parâmetros nas uvas, mas não estão adequados às

exigências logísticas da indústria, onde a rapidez e o baixo custo das análises são de

extrema importância.

A espectroscopia por infravermelho próximo (NIR) tem sido amplamente utilizadana análise quantitativa e qualitativa nas indústrias agro-alimentares porque é fácil, não

destrutiva e não exige grandes preparações da amostra (Cozzolino et al ., 2005).

Os mesmos autores referem que a calibração é a chave para o sucesso da análise

NIR e que são necessários vários passos para a calcular. Incluem a selecção de amostras, a

sua preparação, colheita dos espectros na gama NIR (400 a 2500nm), análise e1, 3 e 4 Adega Cooperativa de Borba, C.R.L. Largo Gago Coutinho Ap. 20. 7151-913 Borba. Portugal. E - mail:[email protected]; 3 [email protected]; 4 [email protected] ; 2 FOSS Analytical, E-mail:

[email protected] ; 5

Departamento de Fitotecnia, Universidade de Évora. Portugal E – mail: [email protected]

mailto:[email protected];

mailto:[email protected]








mailto:[email protected];







determinação dos resultados pelos métodos de bancada, tratamento dos dados dos

espectros recolhidos, cálculo do modelo de regressão e por fim validação do modelo.

Este estudo teve como objectivo investigar a influência da preparação da amostra

(uvas inteiras ou uvas trituradas e homogeneizadas) nos espectros NIR, assim como na

performance das calibrações para a análise das antocianinas totais, brix, pH e polifenóistotais em castas de uvas tintas representativas da produção na Adega Cooperativa de

Borba, C.R.L.

2 - MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 – Amostragem

Com início no pintor e ao longo da maturação das uvas e vindima de 2006 (final deJulho a Outubro), foram recolhidas 325 amostras de uvas tintas das castas Alfrocheiro,

Alicante Bouschet, Aragonez, Cabernet – Sauvignon, Castelão (vulgo Periquita), Syrah,

Tinta Caiada, Touriga Nacional e Trincadeira.

Para cada casta foram seleccionadas vinhas instaladas nos dois tipos de solos

predominantes no cadastro da Adega Cooperativa de Borba, C.R.L.: Xistos e Argilo-

Calcários.

Para cada tipo de solo e em cada casta, seleccionaram-se parcelas de regadio e de

sequeiro e em cada parcela definiu-se um local para a colheita de amostras, com cerca de

10 cepas. Durante todo o ensaio, a colheita de amostras de cada casta foi feita apenas nas

cepas situadas no local definido.

Em cada cepa, os bagos foram colhidos aleatoriamente com o pecíolo, tentando-se

alternar entre cachos mais expostos ou mais resguardados.

As amostras foram acondicionadas em sacos de plástico devidamente identificadas,

e armazenadas em ambiente refrigerado e transportadas até ao laboratório.

2.2- Preparação da amostra e Análise

Em cada amostra, analisaram-se primeiro os bagos inteiros no NIR (Espectroscopia

por Infravermelho Próximo) InfraXact da Foss, na calibração “whole grapes” para os

parâmetros brix, cor – antocianinas totais (mg/g), pH e polifenóis totais a 280nm (ua/g). Os

bagos foram, de seguida, triturados de acordo com o descrito por Iland et al (2000)

garantindo no final um homogeneizado uniforme e sem fragmentos de grainhas ou

películas. O homogeneizado foi de seguida analisado no equipamento NIR, na calibração



Parâmetros Métodos de análise de bancada utilizados

Brix Refractometria*

pH Potenciometria*Cor - Antocianinas Totais (mg/g)

Extracção em meio alcoólico e ácido + expressão da cor a pH baixo**

Polifenóis Totais a 280 nm (ua/g)Extracção em meio alcoólico e ácido + Leitura do

extracto a 280nm**

“homogeneized grapes” para os mesmos parâmetros referidos anteriormente, tal como

ilustra a figura 1.

O homogeneizado foi então analisado para todos os parâmetros pelos métodos de

bancada (Tabela 1) com duas repetições para cada parâmetro.

Tabela 1 – Métodos de Análise de Bancada

2.3. Repetibilidade e qualidade dos resultados

Foi feito um ensaio em duas amostras, para calcular a repetibilidade dos métodos de

bancada e também da análise NIR. Os bagos inteiros de cada amostra foram analisados 10

vezes na calibração “whole grapes” para todos os parâmetros. Após a trituração ehomogeneização das duas amostras, procedeu-se da mesma forma à análise no NIR do

homogeneizado na calibração “homogenized grapes”. De seguida recolheram-se 10 sub

porções de cada amostra para a análise pelos métodos de bancada.

A repetibilidade dos métodos de bancada foi calculada através do desvio padrão

entre as 10 sub porções de cada amostra. A repetibilidade da análise NIR foi calculada,

para cada parâmetro e para cada calibração, pelo desvio padrão entre as 10 análises

consecutivas em cada amostra dos bagos inteiros e das uvas homogeneizadas.

Diariamente e de acordo com o recomendado pelo fabricante do equipamento NIR,

foram feitos testes de performance e de verificação com uma célula de referência para

assegurar a sua capacidade em manter os resultados numa calibração de controlo.

2.4. - Calibrações

Foram calculadas calibrações da totalidade das amostras, para os bagos inteiros

(“whole grapes”) e para as uvas homogeneizadas (“homogeneized grapes”) em todos

parâmetros antocianinas totais, brix, pH e polifenóis totais. O cálculo foi feito no software

Figura 1 – Etapas de preparação e análise das amostras no NIR

* Regulamento CEE, 1990; ** Iland et al , (2000). ua – unidades de absorvância



Método de Análise / Preparação da Amostra Parâmetro Repetibilidade Média

Cor - AT 0.053PT 0.029

pH 0.008Métodos de Bancada

Brix 0.103

Cor - AT 0.030

PT 0.011 pH 0.008

UvasHomogeneizadas

Brix 0.07Cor -AT 0.023

PT 0.032

pH 0.01

NIR

BagosInteiros

Brix 0.25

estatístico da Foss WinISI III e utilizou equações de regressão pelo método de quadrados

mínimos parciais modificado (mPLS).

Individualmente, para cada casta, para os dois tipos de preparação da amostra

(bagos inteiros e uvas homogeneizadas) e em todos os parâmetros, calculou-se a correlação

entre os valores obtidos pelos métodos de bancada e na análise NIR. Nas equações de calibração calculadas por mPLS com a totalidade das amostras,

para cada parâmetro e para os dois tipos de preparação da amostra (bagos inteiros ou uvas

homogeneizadas) foi determinado o SEC (erro standard de calibração) como medida de

exactidão da equação calculada. Quanto menor este valor, melhor o comportamento da

calibração em análises futuras. Calculou-se também o coeficiente de correlação (RSQ) para

cada equação de calibração. Paralelamente para cada tipo de preparação da amostra e

individualmente por casta, fez-se a análise da correlação entre os valores dos métodos de bancada e os valores do NIR e determinou-se o respectivo coeficiente de correlação (R 2).

3 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

No ensaio de análise da repetibilidade dos métodos de bancada e da análise pelo

NIR, os resultados foram os seguintes (Tabela 2):

Tabela 2 – Resultados ensaios de repetibilidade dos métodos de análise

AT – Antocianinas Totais; PT- Polifenóis Totais

Os resultados indicam boa repetibilidade dos métodos de bancada e também da

análise NIR, que apenas apresenta valores de repetibilidade inferiores aos métodos de

bancada nos bagos inteiros, para os parâmetros polifenóis totais, pH e brix. Estes

resultados são espectáveis, revelando claramente a heterogeneidade da amostra de bagos

inteiros em leituras sucessivas.

Nos resultados apresentados de seguida, compararam-se os coeficientes de

correlação calculados com o intuito de verificar se o R 2 das equações individuais de cada

casta era superior ao RSQ das equações de calibração da totalidade das amostras,



indicando que uma calibração com a totalidade das amostras é menos exacta do que a

calibração individual por casta.

3.1. – Uvas homogeneizadas

Antocianinas totais – cor:

A melhor equação de calibração calculada para a cor (Figura 2 B) mostra que é

possível analisar este parâmetro no NIR, com exactidão (SEC 0.178) em toda a gama de

medição durante a maturação das uvas. No entanto, analisando os coeficientes de

correlação individualmente por casta (Figura 2 A), os resultados mostram que, para

determinadas castas, temos melhores R 2 do que na calibração global com a totalidade das

amostras, o que indicia a vantagem de se calcularem calibrações individuais por casta para

a análise da cor nas uvas homogeneizadas.

Brix:

A melhor equação de calibração calculada para o brix (Figura 3 B) mostra que é

possível analisar com exactidão este parâmetro no NIR (SEC 0.3) em toda a gama de

medição. Nos coeficientes de correlação por casta (Figura 3 A), os resultados mostram que

não há vantagens no cálculo de calibrações individuais neste parâmetro, face ao elevado

coeficiente de correlação determinado na calibração global (0.997).

Figura 2 – (A) Coeficientes de correlação R 2entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Equação

calibração da cor nas uvas homogeneizadas (WinISI III Foss).

0.676Trincadeira

0.917Touriga Nacional

0.709Periquita

0.907Cabernet Sauvignon

0.868Aragonez

0.907Alicante Bouschet

R 2Casta

0.676Trincadeira


0.709Periquita


0.868Aragonez


R 2Casta

0.996Trincadeira


0.997Periquita


0.995Aragonez


R 2Casta

0.996Trincadeira


0.997Periquita


0.995Aragonez


R 2CastaA

calibração do brix nas uvas homogeneizadas (WinISI III Foss).

Slope: 1.006 RSQ: 0.824SECV: 0.185 1-VR: 0.813SEC: 0.178


A B

B



pH:

Tal como os resultados do brix, a calibração global calculada para o pH, para além

de permitir a análise com exactidão (SEC 0.085 na Figura 4 B), tem um coeficiente de

correlação mais alto dos que os determinados individualmente por casta (Figura 4 A).

Polifenóis totais:

A melhor calibração global calculada nos polifenóis totais (Figura 5 B) devolve um

erro de calibração cruzada baixo (SEC 0.169), mas o coeficiente de correlação (0.532) fica

muito aquém dos outros parâmetros, indicando que esta poderá eventualmente ser

melhorada, aumentando do número de amostras (N). No entanto os coeficientes de

correlação individuais para cada casta (Figura 5 A) são inferiores ao da calibração global, o

que indicia que não há vantagens no cálculo de calibrações individuais nos polifenóis

totais.

3.2. – Bagos inteiros

Antocianinas totais – cor:

0.889Trincadeira


0.798Periquita


0.783Aragonez


R 2Casta

0.889Trincadeira


0.798Periquita


0.783Aragonez


R 2Casta

Figura 4 – (A) Coeficientes de correlação R 2 entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Equaçãocalibração do pH nas uvas homogeneizadas (WinISI III Foss).

A

Figura 5 – (A) Coeficientes de correlação R 2 entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Equaçãocalibração dos polifenóis totais nas uvas homogeneizadas (WinIsi III Foss).

0.230Trincadeira


0.052Periquita


0.402Aragonez


R 2Casta

0.230Trincadeira


0.052Periquita


0.402Aragonez


R 2CastaA B


0.660Trincadeira


0.698Periquita


0.761Aragonez


R 2Casta

0.660Trincadeira


0.698Periquita


0.761Aragonez


R 2CastaA B

Figura 6 – (A) Coeficientes de correlação R 2

entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Parâmetrosestatísticos da equação de calibração da cor nos bagos inteiros (WinISI III Foss).

B




A calibração global calculada (Figura 6 B) obteve uma correlação mais baixa

(0.777) do que a observada nas uvas homogeneizadas. Na análise das correlações por casta

obtemos melhores resultados em algumas individualmente, indicando que os resultados

podem ser melhorados, com calibrações da cor por casta (Figura 6 A).

Brix:

Verificaram-se resultados semelhantes aos das uvas homogeneizadas, com o

coeficiente de correlação na calibração global elevado (0.977, Figura 7 B) e que não há

vantagens no cálculo de calibrações individuais por casta neste parâmetro uma vez que os

R 2 obtidos (Figura 7 A) são inferiores ao da calibração global.

pH:

Tal como nas uvas homogeneizadas, esta calibração obteve um coeficiente de

correlação na calibração global elevado (0.884, Figura 8 B) e não há vantagens no cálculode calibrações individuais por casta (Figura 7 A) uma vez que os R 2 obtidos são inferiores.

Polifenóis totais:

Resultados semelhantes aos das uvas homogeneizadas, a melhor calibração globalcalculada nos polifenóis totais (Figura 9 B) obteve um coeficiente de correlação baixo

(0.421). Os R 2 para cada casta (Figura 9 A) são também inferiores ao da calibração global.

4 – CONCLUSÕES

Este trabalho confirma a aplicabilidade da tecnologia NIR à análise de parâmetros

de qualidade das uvas, em particular da cor (antocianinas totais), que por outros métodos

de análise é muito morosa, ou com resultados pouco exactos. A preparação da amostra é

0.978Trincadeira


0.976Periquita


0.956Aragonez


R 2Casta

0.978Trincadeira


0.976Periquita


0.956Aragonez


R 2CastaA B

Figura 7 – (A) Coeficientes de correlação R 2 entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Parâmetrosestatísticos da equação de calibração do brix nos bagos inteiros (WinISI III Foss).

0.865Trincadeira


0.856Periquita


0.871Aragonez


R 2Casta

0.865Trincadeira


0.856Periquita


0.871Aragonez


R 2CastaA B

0.066Trincadeira


0.000Periquita


0.376Aragonez


R 2Casta

0.066Trincadeira


0.000Periquita


0.376Aragonez


R 2CastaA

Figura 8 – (A) Coeficientes de correlação R 2 entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Parâmetrosestatísticos da equação de calibração do pH nos bagos inteiros (WinIsi III Foss).

B

Figura 9 – (A) Coeficientes de correlação R 2 entre os dois métodos de análise em cada casta. (B) Parâmetrosestatísticos da equação de calibração dos polifenóis totais nos bagos inteiros (WinIsi III Foss).



fundamental para a obtenção de melhores resultados, uma vez que as calibrações dos

quatro parâmetros nas uvas homogeneizadas apresentaram melhores coeficientes de

correlação do que as calibrações de bagos inteiros. No entanto, em parâmetros como o brix

e o pH, obtiveram-se coeficientes de correlação muito bons na análise NIR de bagos

inteiros, o que simplifica determinações rápidas, em que a cor e os polifenóis totais nãosejam fundamentais, uma vez que não é necessária a homogeneização das uvas.

A operação de trituração e homogeneização da amostra é de fácil realização, uma

vez que a trituração das uvas é um processo simples e rápido, desde que efectuada com os

equipamentos adequados.

As calibrações dos polifenóis totais nas duas formas de preparação da amostra

obtiveram correlações mais baixas, comparativamente aos outros parâmetros, que se

devem ao facto da gama de leitura do NIR não ser tão próxima da utilizada nadeterminação pelo método de bancada (280nm). Estes resultados revelam a necessidade de

um maior número de espectros para melhorar os resultados das calibrações.

Para o parâmetro antocianinas totais, nos dois tipos de preparação, o cálculo de

calibrações individuais por casta conduz a melhores resultados, uma vez que se obtiveram

coeficientes de correlação mais elevados. Esta situação é viável do ponto de vista prático,

dada a versatilidade do NIR em mudar a calibração rapidamente em análises consecutivas.

AGRADECIMENTOS:

À FOSS, em particular ao Jakob JØNS pela possibilidade de realização do ensaio e

pelos tratamentos estatísticos inerentes ao cálculo das calibrações. À Agrovete, em

particular ao José Carola pela disponibilidade e como representante da FOSS em Portugal.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Cozzolino, D.; Cynkar W.U.; Dambergs, R.G.; Janik, L.;; Gishen M., 2005. Effect of both

homogenization and storage on the spectra of red grapes and on the measurement of totalantocyanins, total soluble solids and pH by visual near infrared spectroscopy. J. N. InfraredSpectroscopy, 13, 213 – 223.Cozzolino, D.; Dambergs, R.G.; Janik, L.; Cynkar W.U.; Gishen M., 2006. Analysis of grapes and wines by near infrared spectroscopy. J. N Infrared Spectroscopy, 14, 279 – 289.Iland, P.G.; Ewart, A.; Sitters, J.; Markides, A.; Bruer, Nick. 2000. Techniques for chemical analysis and quality monitoring during winemaking. Patrick Iland WinePromotions, Campbelltown, SA.REGULAMENTO (CEE) Nº 2676/90, 17 de Setembro de 1990. Métodos de análisecomunitários aplicáveis no sector do vinho. Jornal Oficial das Comunidades EuropeiasL 272 de 3 de Outubro de 1990.

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